一种适用于CDEGS的变电站接地网快速建模方法

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术一种适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法技术领域1.本发明属于变电站接地网建模技术领域，尤其涉及一种适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法。背景技术：2.在直流牵引供电的地铁系统中，部分电流从钢轨泄露至大地，形成杂散电流。随着城市的不断发展，地铁系统与电网系统的规模越来越大、联系越来越密切，越来越多的杂散电流从各种途径入侵城市电网。3.变电站作为城市电网的重要组成部分，对于电力系统安全稳定运行起到关键作用，其中接地网是保障变电站设备及人身安全的重要措施。接地网导体埋于地下，由于杂散电流的影响，接地网导体腐蚀加快，地表电位发生变化，加重变压器的直流偏磁现象，可能导致变压器出现紧固件松脱、绕组过热等情况，给变电站稳定运行带来安全隐患。因此，考虑并分析杂散电流影响下接地网运行状况，对于电力系统安全稳定运行具有重要意义。4.现常用cdegs软件分析变电站接地网的电气特性和运行状况。由于变电站接地网深埋于地下，规模较大且结构复杂，由于时间推移导体结构参数可能发生变化，同时土壤中存在其余接地金属结构，获取实际地下导体情况的难度较大，难以按照实际结构建立变电站接地网模型。只能在保证接地电阻一致的情况下建立等效的变电站接地网。然而，依照公式计算接地网接地电阻的方法较为复杂。而cdegs软件可以计算接地电阻，快速建立符合实际接地电阻的接地网等效模型，但是目前缺乏在cdegs中快速建立接地网模型的有效方法，无法较好分析杂散电流影响下接地网的电气特性和运行状况。技术实现要素：5.为解决上述问题，本发明提供一种适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法。6.本发明的一种适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法，包括以下步骤：7.步骤a：根据变电站接地网的设计标准，获得接地网接地导体的横截面积sd、电阻率ρd以及接地网的埋设深度h；通过实际测量获取变电站的长a和宽b、接地网的接地电阻rth、变电站所在位置的土壤电阻率ρ。8.步骤b：计算变电站的等效接地网网格的初始大小。9.b1：根据公式(1)和(2)分别计算等效接地网的圆柱型导体半径r和单位长度电阻r。[0010][0011][0012]b2：将接地网的接地电阻rth、等效接地网的圆柱型导体半径r代入公式(3)，计算等效接地网水平接地极的总长度l。[0013][0014]b3：利用公式(4)和(5)计算等效接地网的网格长和宽的初始值。[0015][0016][0017]式中，m为等效接地网的网格长度，n为等效接地网的网格宽度。[0018]步骤c：在cdegs软件中建立变电站的等效接地网模型。[0019]c1：在cdegs软件malz模块的计算单元中设置土壤模型，土壤电阻率设置为ρ。[0020]c2：利用cdegs软件malz模块中的sescad工具在地面下h米处平面内绘制a×b、网格大小为m×n的水平接地网，设置每根导体半径均为r、单位长度电阻均为r。[0021]步骤d：等效接地网的接地电阻仿真计算。[0022]d1：利用cdegs软件malz模块中的sescad工具在等效接地网中心点处垂直布置长度1m的激励导体，并在导体外层设置完全绝缘的涂层；设置激励导体半径为0.1m，电流大小为100a。[0023]d2：运行搭建的变电站等效接地网模型，在运行结果数据文件中读取等效接地网的接地电阻值rd。[0024]d3：根据公式(6)计算rd与rth的误差δ：[0025]δ＝rth-rdꢀꢀꢀ(6)[0026]d4：判断相对误差若否，则进行步骤d5；若是，建模完成。[0027]d5：判断δ＜0，若否，则增大等效接地网的m和n，若是，则减小等效接地网的m和n，并跳回到步骤c2。[0028]本发明的有益技术效果为：[0029]一、本发明参考接地网设计标准，建立了符合实际接地电阻的等效接地网。利用cdegs计算等效接地网接地电阻，并通过改变接地网网格大小不断逼近实际接地电阻，进而快速得到cdegs软件中等效接地网的导体分布。[0030]二、本发明便于在cdegs中快速建立符合实际接地电阻的等效接地网，可用于分析杂散电流影响下接地网的电气特性和运行状况，利于明确电网系统中杂散电流的分布规律、传播特点等特征和性质，进而为变压器直流偏磁、城市电网结构腐蚀的防范和治理提供依据。附图说明[0031]图1为本发明适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法流程图。[0032]图2为按照本发明方法建立的等效接地网模型示意图。具体实施方式[0033]下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步的详细说明。[0034]本发明的一种适用于cdegs的变电站接地网快速建模方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：[0035]步骤a：根据变电站接地网的设计标准，获得接地网接地导体的横截面积sd(m2)、电阻率ρd(ω·m)以及接地网的埋设深度h(m)；通过实际测量获取变电站的长a(m)和宽b(m)、接地网的接地电阻rth(ω)、变电站所在位置的土壤电阻率ρ(ω·m)。[0036]步骤b：计算变电站的等效接地网网格的初始大小。[0037]b1：根据公式(1)和(2)分别计算等效接地网的圆柱型导体半径r和单位长度电阻r。[0038][0039][0040]b2：将接地网的接地电阻rth、等效接地网的圆柱型导体半径r代入公式(3)，计算等效接地网水平接地极的总长度l。[0041][0042]b3：利用公式(4)和(5)计算等效接地网的网格长和宽的初始值。[0043][0044][0045]式中，m为等效接地网的网格长度(m)，n为等效接地网的网格宽度(m)。[0046]步骤c：在cdegs软件中建立变电站的等效接地网模型。[0047]c1：在cdegs软件malz模块的计算单元中设置土壤模型，土壤电阻率设置为ρ。[0048]c2：利用cdegs软件malz模块中的sescad工具在地面下h米处平面内绘制a×b、网格大小为m×n的水平接地网，设置每根导体半径均为r、单位长度电阻均为r。[0049]步骤d：等效接地网的接地电阻仿真计算。[0050]d1：利用cdegs软件malz模块中的sescad工具在等效接地网中心点处垂直布置长度1m的激励导体，并在导体外层设置完全绝缘的涂层；设置激励导体半径为0.1m，电流大小为100a。[0051]d2：运行搭建的变电站等效接地网模型，在运行结果数据文件中读取等效接地网的接地电阻值rd。[0052]d3：根据公式(6)计算rd与rth的误差δ：[0053]δ＝rth-rdꢀꢀꢀ(6)[0054]d4：判断相对误差若否，则进行步骤d5；若是，建模完成。[0055]d5：判断δ＜0，若否，则增大等效接地网的m和n，若是，则减小等效接地网的m和n，并跳回到步骤c2。[0056]本发明利用cdegs软件建立适当的等效接地网效果如图2所示，本发明确定等效接地网的导体分布，得到与实际相近的接地电阻。可用于分析杂散电流影响下接地网的电气特性和运行状况，为明确电网中杂散电流的分布规律、传播特点等提供基础。









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